Производство слабой азотной кислоты

Структура организации  гражданской обороны

Содержание

 

Введение               3

1. Характеристика сырья и получаемого продукта       5
2. Технологическая схема производства      11
3. Технические показатели производства      27
4. Аппаратное оформление         40
5. Организация монтажа и ремонта оборудования     55
6. Охрана труда, техника безопасности       79
7. Средства КИП и автоматики        86
8. Экономика действующего (базового) производства    88
9. Гражданская оборона         90
10. Промышленная экология        93

Выводы            94

Список  литературы          95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Производство неконцентрированной  азотной кислоты под давлением 0,73 МПа (7,3 кгс/см²) введено в эксплуатацию в январе 1976 года.

Мощность производства:

• проектная – 240000 тонн моногидрата азотной кислоты в год,
• достигнутая в 2003 году – 206083 тонн,
• граничная, экономически оправданная – 204120 тонн,
• минимальная устойчивая – 191160 тонн

 

Производство состоит  из двух агрегатов, выполненных по технологической схеме УКЛ-7-71.

Метод производства – каталитическое окисление аммиака  кислородом воздуха с последующей  абсорбцией оксидов азота водой под давлением 0,73 МПа (7,3 кгс/см²), каталитической очисткой  хвостовых газов от оксидов азота и рекуперацией энергии очищенных хвостовых газов.

Генеральный проектировщик  – Северодонецкий филиал ГИАП,      (ГП  «Химтехнология»).

Проектировщик технологической  и строительной частей, КИПиА, электрооборудования, основного оборудования производства – Днепродзержинский филиал ГИАП, ныне УкрГИАП, (г. Днепродзержинск). Проектировщик водооборотного цикла – Ростовский филиал ГИПИЛХИ.

В 1987 году, с целью увеличения производительности, агрегаты ГТТ-3 были заменены  на агрегаты  ГТТ-3М.

В 1992 году по проекту ПКО  предприятия вместо физически устаревшего котла-утилизатора КУН 24/16 на агрегате УКЛ № 2 был установлен котел-утилизатор Г-420 БПЭ.

В 1995 году по согласованию с  УкрГИАП из схемы были исключены дистилляционная колонна поз. 11б и дефлегматор поз. 11д.

В 1998 году по проекту ПКО  предприятия введена в эксплуатацию схема выдачи неотбеленной неконцентрированной азотной кислоты  в цех АГ-1 производства № 3.

В 1998 году по проекту ПКО  предприятия на агрегате УКЛ № 2  подогреватель хвостовых газов  заменен на  подогреватель новой конструкции.

В 2001 году по проекту ПКО  предприятия на агрегате УКЛ № 1 подогреватель хвостовых газов  заменен на подогреватель с большей поверхностью теплообмена.

В 2001 году по согласованию с  УкрГИАП из технологической схемы производства исключены:

• сборник  кубовых  остатков поз. 19,
• маслособиратель поз. 26,
• фильтр аммиака поз. 21,
• аварийная емкость аммиака поз. 20.

В  2001 году по проекту УкрГИАП на агрегате УКЛ № 1 проведена модернизация с внедрением селективной низкотемпературной каталитической очистки хвостовых газов в место высокотемпературной.

В 2002 году аналогичная модернизация проведена на агрегате УКЛ№2.

 

По технико-экономическому уровню цех производства неконцентрированной азотной кислоты относится к I категории.

Цех характеризуется:

- наличием вредных и  опасных веществ (циклогексанол, циклогексанон, азотная кислота, оксиды азота, аммиак, натр едкий),

- наличием аппаратов и  трубопроводов, работающих под  давлением, 

- наличием движущихся  и вращающихся частей механизмов,

- наличием высокой температуры  (до 210°С),

- применением электрической  энергии высокого 6000В и низкого  220, 380, 500В напряжения,

- размещением оборудования  на высоте,

- транспортировкой по  трубопроводам горячих растворов  адипиновой, азотной кислоты, --- применением  для обогрева пара с давлением  не менее 0,45 МПа (4,5 кгс/см²),

- опасностью попадания  под автомобильный и железнодорожный  транспорт,

- уровнем шума выше  нормы. 

   Основными источниками  шума в цехе являются вакуум-насосы, ротационные воздуходувки, центробежные  вентиляторы, центробежные насосы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика сырья и получаемого продукта

 

Сырьем для производства азотной кислоты является аммиак, воздух и вода. При получении концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза используется технический кислород. Вспомогательными материалами и энергетическими ресурсами являются катализаторы окисления аммиака и очистки выхлопных газов, природный , газ, пар и электроэнергия.

Аммиак. В обычных условиях представляет собой  бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимым в воде и в других растворителях, образует геми- и моногидраты. В жидком состоянии аммиак – бесцветная подвижная ассоциативная жидкость, практически не проводит электрического тока. Содержание примесей в жидком аммиаке регламентируются ГОСТ 6221-90 и указанные в табл.1

Наиболее типичными примесями  является вода, смазочные масла, катализаторная пыль, окалина, карбонит аммония, растворенные газы (водород, азот, метан).  При нарушении требований ГОСТ содержащиеся в аммиаке примеси могут попасть в аммиачно-воздушную смесь и снизить выходи азота II, а водород и метан могут изменить пределы взрываемости АВС.

Воздух. Для технических расчетов принимают, что сухой воздух содержит : N₂ – 78,1 % , O₂ – 21,0 % , Ar₂ – 0,9 %, содержание водяных примесей от 0,1 до 2,8 % (об.).

В воздухе могут присутствовать также следы SO₂, NH₃, CO₂. Количество пыли в воздухе составит 0,5 – 1,0 мг/м³.

Смеси аммиака с воздухом и кислородом взрывоопасны. Концентрационные пределы взрываемости смесей NH₃ – O₂ – N₂ (при 20 ⁰С и 0,1013 МПа) приведены в табл. 2

 

Табл.2

Предел взрываемости	Содержание кислорода  в смеси, %
	100	80	60	50	40	30	20
Нижний	13,5	18,0	19,0	19,0	18,0	17,0	22,0
Верхний	82,0	77,0	69,0	64,0	57,0	46,0	31,0

 

С повышением температуры  концентрационные пределы взрываемости аммиачно-воздушной смеси (АВС) расширяются, а с увеличением содержания водяного пара сужаются.  Увеличение давление способствует снижению нижнего КПД.

Вода. Используется в производстве азотной кислоты, для орошения абсорбции колонны, для выработки пара при утилизации тепла в котлах-утилизаторах , для охлаждения реакционных аппаратов. Для абсорбции оксидов азота чаще всего используют паровой конденсат и химически очищенную воду. В некоторых схемах разрешено применения конденсата сокового пара аммиачной селитры. В любом случае вода, используемая для орошения колон, не должна содержать свободного аммиака и твердых взвесей, содержание хлорид -иона должно быть не более 2 мг/л, масла не более 1 мг/л,  NH₄NO₃ – не более 0,5 г/л.

 Химически очищенная  вода для котлов утилизаторов  должна соответствовать требованиям  ГОСТ 20995 – 75 и ОСТ -108.034.02 –  79.

Техническая вода , предназначена  для отвода тепла в теплообменниках  и охлаждения оборудования (оборотная  вода), должна соответствовать следующим требованиям:

Жесткость карбонатная, мэкв/кг   не более 3,6

Содержание взвешенных веществ, мг/кг  не более 50

Значение pH       6,5- 8,5

 

Кислород. Применяется преимущественно в производстве концентрированной азотной кислоты по методу прямого синтеза. В отдельных случаях используется для обогащения АВС при получения неконцентрированной азотной кислоты.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Характеристика исходного сырья , материалов и полупродуктов.
№№ п/п	Наименование  сырья, материалов и полупродуктов	Межгосударственный, государственный или  отраслевой стандарт, технические условия, регламент или  методика	Показатели, обязательные для  проверки  (наименование и единица измерения)	Показатели,  которые регламентируются  с допустимыми  отклонениями
1	2	3	4	5
Входящее сырье
1.	Аммиак жидкий технический	ГОСТ 6221-90 марка  А	Массовая доля аммиака, %, не ,менее Массовая доля влаги, % Массовая концентрация масла, мг/дм3 Массовая концентрация железа, мг/дм3	99,9 Не более 0,1   Не более 2   Не более 1
2.	Воздух атмосферный		Массовая доля пыли, мг/м3	Не более 0,007
Вспомогательные  материалы
1.	Катализатор алюмованадиевый  АВК-10М или его аналоги	ТУ 113-03-3004-91	Активность, степень восстановления оксидов азота             аммиаком, %, не менее Массовая доля оксидов  ванадия в пересчете на V2О5, % Массовая доля оксидов  марганца в пересчете на МnО2, % Насыпная плотность, г/дм3 Массовая доля мелочи размером не более  3,0 мм, %,	Не менее 96,5   13,5 ± 1,5   0,7 – 1,0 500 – 650   Не более 0,7
2.	Сетки катализаторные из  металлов платиновой группы		Принимаются по паспорту завода-изготовителя
3.	Масло турбинное марки  Т-22, Тn-22	ГОСТ 32-82 с изм. 1-4	Принимаются по паспорту завода-изготовителя
1	2	3	4	5
4.	Масло компрессорное  марки  КП-8с	ТУ 38.101543	Плотность при 200С, г/дм3 Вязкость кинематическая при 1000С, сСт Содержание водорастворимых  кислот и   щелочей Содержание механических примесей Содержание воды Температура вспышки в  открытом тигле, 0С	Не более 0,885   6,5 – 9,0   Отсутствие   Отсутствие Отсутствие   Не ниже 200
5.	Однонаправленное волокно  марки БВ 6/В	ГОСТ 10727-91	Принимаются по паспорту завода-изготовителя
6.	Стеклоткань марки СТФ(5)-7 С	ГОСТ 10146-74 с изм. 1-3	Принимаются по паспорту завода-изготовителя (перед применением прокалить)
7.	Фильтрующий элемент из лавсанового волокна Ф-1,8	ГОСТ 95-4-80	Принимаются по паспорту завода-изготовителя
8.	Фильтрующий элемент с  тканью Петрянова Ф-33 КЛ	ГОСТ 95-4-80	Принимаются по паспорту завода-изготовителя
9.	Природный газ	ГОСТ 5542-87
10.	Азот газообразный технический	СТП-113-03-26-43-91	Объемная доля кислорода % Объемная доля горючих, % Массовая концентрация масла, мг/м3	Не более 3 Отсутствие   Отсутствие
11	Вода глубокообессоленная	СТП 3-61-2003	Массовая концентрация хлорид-ионов, мг/дм3 Мутность рН среды	Не более 0,3   Отсутствие 5,5-7,5
1	2	3	4	5
12.	Вода химически очищенная	Регламент цеха ХПВ	Массовая концентрация, мг/дм3: -солей (солесодержание)в  пересчете на хлорид натрия, -вещества, экстрагируемого  эфиром, рН Молярная концентрация эквивалентов жесткости, мкмоль/дм3	Не более 150   Не более 1,0 8,5-10,5     Не более 15
13.	Конденсат паровый	СТП 6-52-96	Молярная концентрация эквивалентов жесткости, мкмоль/дм3	Не более 15
14.	Воздух для КИПиА	СТП 3-161-2002	Содержание масла и  воды Температура точки росы, 0С	Не допускается Не выше минус 40
Энергетические  ресурсы
1.	Вода оборотная ВОЦ-9 -в отделение абсорбции -в отделение компрессии	Регламент цеха оборотного водоснабжения	Давление, МПа (кгс/см2) Температура,  оС Давление, МПа (кгс/см2) Температура, оС	Не менее 0,5 (5) Не более 28 Не более 0,3 (3) Не более 28
2.	Электроэнергия	Регламент цеха электроснабжения	1. Переменный ток: частота, Гц напряжение, В 2. Постоянный ток: напряжение,В	50 6000, 380, 220, 12   220

 

Получаемый продукт в  цехе 5/6 - это азотная неконцентрированная  кислота. Формула НNO₃. Относительная молекулярная масса (по международным относительным атомным массам 1985г) – 63,0128.

Производимая кислота азотная  неконцентрированная должна соответствовать требованиям

№№ пп	Наименование  показателя	Норма
1.	Внешний вид	Бесцветная или желтая жидкость без механических примесей.
2.	Массовая доля азотной  кислоты, %,  не менее	58
3.	Массовая доля оксидов  азота (в пересчете на N2O4),  %,  не более	0,15
4	Массовая доля остатка  после прокаливания,  %,  не более	0,02

 

Азотная кислота – одна из самых сильных кислот. С массовой долей азотной кислоты 30-35% она наиболее активна по отношению к металлам. Азотная кислота обладает ярко выраженным окислительным свойством. Окисляя другие вещества, азотная кислота отдает свой кислород, а сама при этом распадается с выделением оксидов азота.

Азотная кислота неограниченно  растворима в воде, при растворении выделяется тепло, гигроскопична. Пары ее в 2,2 раза тяжелее воздуха. Пары азотной кислоты токсичны.

 

Область применения

Азотная кислота является одним из важнейших продуктов химической промышленности и применяется для получения азотных удобрений, красителей, взрывчатых веществ и других целей народного   хозяйства.

Азотная кислота служит сырьем для производства основных        азотных удобрений:

NH₄NO₃ – аммиачной селитры

NaNO₃    - натриевой селитры

КNO₃       - калиевой селитры

Ca(NO₃)₂  - кальциевой селитры

и целого ряда других нитратных  солей.

Азотную кислоту применяют также  в производстве лекарственных веществ, химикатов, для фотографии и ряда других продуктов органического синтеза.

 

Правовая защита

Производство неконцентрированной  азотной кислоты под давлением 0,73 МПа (7,3 кгс/см²) защищено авторскими свидетельствами № 185001, 397679, декларационных патентах Украины № 62699А, 63483А.

2. Технологическая схема производства

 

Технологический процесс  производства неконцентрированной  азотной кислоты по схеме, работающей под давлением 0,73 МПа (7,3 кгс/см²), состоит из следующих стадий:

1. Очистка и компримирование воздуха
2. Подготовка газообразного аммиака
3. Подготовка аммиачно-воздушной смеси
4. Окисление аммиака и охлаждение нитрозных газов
5. Абсорбция оксидов азота
6. Каталитическая очистка хвостовых газов от оксидов азота и рекуперация энергии хвостовых газов.